LCP와 같은 열가소성 폴리머는 일반적으로 초기 버전의 USB 커넥터에서 충전 케이블 및 전원 어댑터에 소재 사용됩니다. 이제 최신 USB-C 커넥터는 기존 충전 케이블 및 어댑터보다 두 배 이상의 출력을 제공합니다. 새로운 USB-C 커넥터를 설계할 때는 아크 및 화재 위험을 최소화하기 위해 강력한 웰드 라인과 얇은 벽을 가능하게 하는 소재 속성와 함께 저항 및 우수한 결합 강도 추적하기 위한 높은 CTI 등급의 소재가 필요합니다. 우리는 모두 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 좋은 위치에 있는 소재 솔루션을 보유하고 있습니다.
48V에서 최대 240W의 전력을 공급할 수 있는 USB-C 커넥터는 기존 충전 케이블 및 어댑터보다 출력이 두 배 이상 높습니다. 훨씬 더 빠른 속도로 더 넓은 범위의 소비자 전자 장치에 전원을 공급할 수 있습니다. 그러나 전압이 높을수록 배선 절연 소재 전기 응력되어 아크 전기 및 잠재적인 화재의 위험이 증가합니다.
설계 엔지니어는 충전 케이블 및 전원 어댑터에 사용되는 절연 소재 전기 및 기계적 변형의 상승뿐만 아니라 저온 및 고온 및 습도와 같은 환경 영향을 견뎌야 한다는 것을 이해합니다. 또한 먼지, 땀 또는 습기가 쌓여 손상될 수 있습니다. 이러한 스트레스 요인은 절연 소재 및 시스템을 가속화하고 확대하여 Type C 커넥터의 사출 성형 샷 사이의 간격으로 인한 전기 고장의 위험을 증가시켜 궁극적으로 화재 위험 위험을 초래할 수 있습니다.
유럽 연합 및 기타 규제 기관이 2024년까지 중소형 전자 장치 충전을 위한 새로운 표준으로 USB-C의 광범위한 채택을 지원하고 있으므로 제조업체는 안전 문제를 최소화하는 전기 절연 시스템을 개발해야 합니다.
인서트 성형 부품 사이의 약한 결합력은 전원 어댑터가 고장나는 주요 원인 중 하나입니다. USB-C 커넥터의 인서트 몰딩 부품은 작은 형상과 얇은 벽을 가지고 있습니다. 인서트 성형은 일반적으로 구조적으로 안정적인 부품에서 결과 발생하지만 성형 부품 사이에 간격이 형성되면 전기 파괴가 발생할 수 있습니다.
엄격한 공차와 적절한 피팅을 달성하려면 성형 부품의 수지 층 사이에 강한 결합력을 제공하는 인서트 성형용 소재 소재를 사용해야 합니다. 이 소재는 또한 높은 온도 및 높은 소재 환경을 견딜 수 있어야 합니다. 액정 폴리머(LCP)는 마이크로 USB 커넥터를 제조하는 데 사용되어 왔지만 화학 구조로 인해 이 소재 소재는 충분히 강한 결합력을 제공하지 않습니다.
Envalior 과학자들은 LCP와 PA10T의 결합 성능을 결정성이 높은 고성능 지방족 폴리아미드 인 Stanyl® 과 비교하는 실험을 수행했습니다. USB-C 커넥터는 Stanyl HFX50S, LCP 및 PA10T와 같은 소재 인서트 몰딩을 사용하여 개발되었습니다.
각 커넥터 의 단면을 광학 현미경으로 관찰하였다. 결과 결과 PA10T에서 명확한 균열과 틈이 나타났습니다. LCP에서도 갭이 관찰되었습니다. Stanyl 소재 등급은 품질 면에서 훨씬 더 높은 매우 매끄럽고 우수한 접착 결과 결과를 보여주었습니다. 우리 과학자들은 Stanyl 의 우수한 결합 강도 가 경쟁 PPA보다 훨씬 높은 것으로 판명되었다고 결론지었습니다.
아크 추적으로 인한 전기 고장 및 잠재적 화재의 위험을 최소화하려면 CTI(비교 추적 지수) 등급이 높은 절연 소재를 사용하는 것이 중요합니다. 이 등급은 전기 고장이 발생하기 전에 소재가 견딜 수 있는 최대 측정 전압을 정의합니다.
절연 소재 성능은 일반적인 산업 테스트에 따라 결정할 수 있습니다. 여기에는 전해질 용액 50방울(즉, 0.1% 염화암모늄)을 절연 소재(일반적으로 3mm 두께)에 배치한 다음 소재 표면에서 추적 경로가 생성되는 속도를 측정하는 작업이 포함됩니다.
우리 과학자들은 LCP 절연 소재 Stanyl와 비교하기 위해 이 테스트를 수행했습니다. 12개의 바닷물 방울에 노출된 후 LCP로 만든 커넥터은 상당한 화상 자국과 전기 파손을 보였습니다. 그러나 Stanyl로 만든 커넥터 위에 60 개의 바닷물 방울을 떨어 뜨린 후에도 절연 소재 물은 구조적으로 손상되지 않았습니다. 테스트 결과 결과는 Stanyl 이 LCP보다 테스트에서 추적을 방지하는 데 더 효과적임을 보여주었습니다.
이전의 세대에 비해 USB-C 커넥터는 24개의 커넥터 핀을 수용할 수 있도록 훨씬 더 촘촘한 피치로 설계되었습니다. 핀 사이에 단락이 형성되는 것을 방지하려면 잠재적으로 심각한 화재 위험을 방지하기 위해 고전압 환경에서 전기 트래킹에 대한 우수한 저항을 입증할 수 있는 얇은 벽 절연 소재가 필요합니다.
USB 커넥터의 치수와 피치가 새로운 세대마다 점점 더 작아짐에 따라 USB-C 커넥터에는 이전의세대보다 훨씬 얇은 절연 벽이 필요하다는 것을 알고 있습니다.
최신 USB-C 커넥터 버전의 단자 피치는 0.5mm(약 0.02인치)이며, 이는 두 금속 단자 사이의 절연 소재 폭이 0.3mm(약 0.01인치)에 불과하다는 것을 의미합니다. USB-C 리셉터클 커넥터 양쪽의 가장 얇은 벽은 오버몰드 공정에서 0.1mm까지 내려갈 수 있습니다. 이 수준의 두께를 달성하려면 열 흐름성 좋은 열 플라스틱을 사용하는 것이 매우 중요합니다.
얇은 단열 벽은 Stanyl 을 사용하여 얻을 수 있습니다. 이 전기 친화적이고 난연성 고온 폴리아미드는 주변 온도뿐만 아니라 특히 고온에서 우수한 크립 저항성, 강도, 강성 및 피로 저항성을 제공하는 동시에 사이클 타임 이점과 우수한 흐름을 제공합니다.
수명 기간 동안 USB-C 커넥터 장치는 충전될 때 수천 번의 삽입 및 제거를 견뎌야 합니다. 이를 위해서는 탄력성과 강성 사이의 적절한 균형을 이루는 내구성 있는 소재를 선택해야 합니다.
USB-C 플러그 하우징을 성형하면 콘센트 전면에 웰드 라인이 형성됩니다. 장치를 막고 뽑을 때의 충격 흡수를 돕기 위해 콘센트 내부도 얇은 갈비뼈로 성형되어 있습니다. 고유량 속성 소재가 필요합니다. 웰드 라인이 약하면 균열이 발생할 수 있습니다.
다른 소재로 만든 C형 인장 바의 강도를 비교할 때 Stanyl은 가장 강한 웰드 라인을 보여주는 것으로 나타났습니다.
Envalior는 더 높은 전력 수준을 처리하고 혁신 트렌드를 충족하는 다음세대 전자 제품 제조하기 위해 소재 솔루션을 지속적으로 최적화하고 있습니다. 현재 시장에 나와 있는 당사의 소재로 만든 3억 개 이상의 USB-C 커넥터를 통해 당사는 고객에게 마음의 평화를 제공하고 경쟁에서 우위를 점하며 새로운 비즈니스를 추진하는 데 도움이 되는 전자 장치 개발의 모든 단계에서 귀하와 협력할 준비가 되어 있습니다.
어드밴스드 엔지니어링 매니저
Envalior의 고급 엔지니어링 관리자인 John Hsieh는 전체 전자 제품 가치 사슬에서 20년의 제품 관리 및 기술 마케팅 경험을 보유하고 있습니다. 그는 2013 년 8 월부터 Envalior 에서 근무했으며 기계적 공학 석사 학위를 취득했습니다.
29 August 2023
